本文从对于不同热防护织物的热防护性能测试出发,对国内外使用的消防服三层隔热结构的热防护性能进行比较研究。根据两种热防护测试手段即TPP/RPP方法和热储能释放方法探索织物热防护性能以及热储能释放的影响因素。根据防护系统的热湿传递机理,织物组合本身的热阻对于热流传入起到一定的防护作用。同时由于织物表面性能受到材料特性、表面结构以及与皮肤不充分接触产生的空气体积的影响,使得织物与人体皮肤接触程度产生差异并极大地影响了热量的传输。因此本文引入了接触热阻概念,尤其在模拟人体运动产生挤压时,接触热阻的存在能够明显降低热量的流入。在模拟消防服三层防护系统基础上对隔热层进行多种表面性能改造,进行了三组具有不同表面形态织物组合的两两对照试验,寻找降低热储能释放对热防护性能产生影响的因素,探索接触热阻对热防护性能的影响,同时为新材料的开发,新结构的应用提供了理论支持。实验使用国内外具有优异热防护效果的织物,防火层为PBI/Kevlar织物,防水透湿层为Nomex与PTFE(聚四氟乙烯)膜的层压织物,隔热层为Nomex毡(无纺水刺法)。特别的在隔热层接触传感器一面加入改变与人体皮肤接触程度的形貌层,改变其表面物理性能以增加接触热阻。在实验中根据不同表面性能分别选择了三组六种不同形貌层。以现行消防服三层结构为基础,进行搭配组合加入形貌层。分别测量不同形貌层的物理性质以及其产生的接触热阻影响热防护性能的因素。对不同条件下织物的热防护性能进行了测试。对不同环境下的同种基础组合以及相同环境下不同表面性能导致接触热阻差异的组合进行了导致二度烧伤最小暴露时间和热流量曲线的对比。通过实验得到:热流强度和低湿处理与织物热防护性能负相关。空气层的加入则大大提升了防护性能。对于织物的热防护性能评价,TPP/RPP方法在加入织物储存热计算时导致其二度烧伤时间明显减少,由于织物在热暴露后依然有一部分热量传递到模拟皮肤中。忽略储存热的影响会产生对织物造成二度烧伤的最低暴露时间的不准确评价。在热防护织物三层组合中加入“形貌层”,使其与传感器的接触程度(由接触面积和两个界面的热传导率决定)下降,面料组合与传感器间的接触热阻增加,提高了热防护性能。对“形貌层”加入后的织物组合进行热防护性能测试时发现其性能大大提高,同时“基础三层结构”的热防护性能影响因素同样适用于新加入的表面性能不同的织物组合。在储存热实验中得到加入不易变形的间隔使空气层得以稳定保留不仅增加了接触热阻,同时合理的间隔分布组合在储存热挤压释放时可以提供更好的热防护性能。进行了更深入的热流量曲线分析。热流量在不同测试方法中的趋势表明,二度烧伤时间实际是由传感器接收的热流总量控制,即总热流量越大,造成模拟皮肤二度烧伤的最小暴露时间越短;反之,总热流量越小,造成二度烧伤的最小暴露时间越长。本实验中,利用热防护性能测试仪(TPP)进行标准加热程序,主要使用NI虚拟仪器进行对数据搜集和分析,以图形化编程语言Labview工具开发的虚拟温度测试仪收集温度以及热流量变化。最终使用Henriques皮肤烧伤积分模型进行二度烧伤时间的分析,得到二度烧伤所需要的最小暴露时间。